H.264視頻編碼介紹　

? ?　H.264，同時也是MPEG-4第十部分，是由ITU-T視頻編碼專家組（VCEG）和ISO/IEC動態圖像專家組（MPEG）聯合組成的聯合視頻組（JVT，Joint Video Team）提出的高度壓縮數字視頻編解碼器標準。這個標準通常被稱之為H.264/AVC（或者AVC/H.264或者H.264/MPEG-4 AVC或MPEG-4/H.264 AVC）而明確的說明它兩方面的開發者。

　　H264標準各主要部分有Access Unit delimiter（訪問單元分割符），SEI（附加增強信息），primary coded picture（基本圖像編碼），Redundant Coded Picture（冗余圖像編碼）。還有Instantaneous Decoding Refresh（IDR，即時解碼刷新）、Hypothetical Reference Decoder（HRD，假想參考解碼）、Hypothetical Stream Scheduler（HSS，假想碼流調度器）。

　　H.264視頻編碼優勢

　　1．低碼率（Low Bit Rate）：和MPEG2和MPEG4 ASP等壓縮技術相比，在同等圖像質量下，采用H.264技術壓縮后的數據量只有MPEG2的1/8，MPEG4的1/3。

　　2．高質量的圖像：H.264能提供連續、流暢的高質量圖像（DVD質量）。

　　3．容錯能力強：H.264提供了解決在不穩定網絡環境下容易發生的丟包等錯誤的必要工具。

　　4．網絡適應性強：H.264提供了網絡抽象層（Network Abstraction Layer），使得H.264的文件能容易地在不同網絡上傳輸（例如互聯網，CDMA，GPRS，WCDMA，CDMA2000等）。

　　解碼原理

　　首先解析碼流的頭數據，獲取編碼圖像的有關參數，包括幀編碼類型（I/P）、圖像寬度或高度等，后續就是以宏塊為單位循環解碼，圖中的陰影框表示以宏塊為處理單元循環執行。熵解碼是可變長編碼VLC的逆操作，即VLD。H.263/MPEG-1/2/4是Huffman熵解碼，即通常意義上的VLD，而H.264則是采用了算術解碼，又包括CAVLD、CABAD。另外，

　　對于幀間編碼的宏塊，解碼器還要解析出當前宏塊的運動向量。熵解碼后是反量化操作，反量化就是量化結果乘以量化步長，對于不同的解碼算法又有不同的反量化處理，H.263采用了32級的均勻量化，即宏塊數據采取一個量化步長；MPEG-4除了支持H.263的均勻量化外，還增加了量化表的處理方式；H.264采用了52級的均勻量化方式。反量化處理后，進行反變換IDCT，對H.263/MPEG-1/2/4采取了8×8塊的浮點式IDCT，H.264采取了4×4的整數ICT。運動補償是解碼器中的重點，占用了約60％以上的計算負荷，這是因為碼流統計中幀間編碼為主要的編碼類型，而與之對

　　應的處理就是插值運動補償，根據從碼流中解析的運動向量信息，定位參考幀的確切位置，然后計算1/2、1/4像素精度的插值，最后把結果補償（加）到重建幀中。解碼器中的最后處理是可選的去除塊效應（MPEG-4）、環路濾波（H.264）、圖像擴展等。

　　視頻解碼流程圖

　　H.264視頻編碼特點

　　1．更高的編碼效率：同H.263等標準的特率效率相比，能夠平均節省大于50%的碼率。

　　2．高質量的視頻畫面：H.264能夠在低碼率情況下提供高質量的視頻圖像，在較低帶寬上提供高質量的圖像傳輸是H.264的應用亮點。

　　3．提高網絡適應能力：H.264可以工作在實時通信應用（如視頻會議）低延時模式下，也可以工作在沒有延時的視頻存儲或視頻流服務器中。4．采用混合編碼結構：同H.263相同，H.264也使用采用DCT變換編碼加DPCM的差分編碼的混合編碼結構，還增加了如多模式運動估計、幀內預測、多幀預測、基于內容的變長編碼、4x4二維整數變換等新的編碼方式，提高了編碼效率。

　　5．H.264的編碼選項較少：在H.263中編碼時往往需要設置相當多選項，增加了編碼的難度，而H.264做到了力求簡潔的“回歸基本”，降低了編碼時復雜度。

　　6．H.264可以應用在不同場合：H.264可以根據不同的環境使用不同的傳輸和播放速率，并且提供了豐富的錯誤處理工具，可以很好的控制或消除丟包和誤碼。

　　7．錯誤恢復功能：H.264提供了解決網絡傳輸包丟失的問題的工具，適用于在高誤碼率傳輸的無線網絡中傳輸視頻數據。

　　8．較高的復雜度：264性能的改進是以增加復雜性為代價而獲得的。據估計，H.264編碼的計算復雜度大約相當于H.263的3倍，解碼復雜度大約相當于H.263的2倍。

　　H.264視頻編碼算法四大優勢

　　1、將每個視頻幀分離成由像素組成的塊，因此視頻幀編碼處理的過程可以達到塊的級別。

　　3、對連續幀的不同塊采用臨時存放的方法，這樣，只需對連續幀中有改變的部分進行編碼。該算法采用運動預測和運動補償來完成。對某些特定的塊，在一個或多個已經進行了編碼的幀執行搜索來決定塊的運動向量，并由此在后面的編碼和解碼中預測主塊。

　　2、采用空間冗余的方法，對視頻幀的一些原始塊進行空間預測、轉換、優化和熵編碼（可變長編碼）。

　　4、采用剩余空間冗余技術，對視頻幀里的殘留塊進行編碼。例如，對于源塊和相應預測塊的不同，再次采用轉換、優化和熵編碼。